Luận văn Điều khiển mờ động cơ không đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc

Trước đây, các hệtruyền động điện thường sửdụng động cơ điện một chiều. Những năm gần đây, động cơmột chiều được thay thếdần bởi động cơkhông đồng bộ(ĐCKĐB) ba pha vì những ưu điểm nổi bật của nó như: hiệu suất cao, kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, giá thành chếtạo và chi phí vận hành thấp, làm việc tin cậy, sử dụng tốt trong môi trường công nghiệp. Bên cạnh những ưu điểm trên, nó có nhược điểm là phức tạp trong điều khiển do đặc tính phi tuyến mạnh. Nhưvậy, việc điều khiển động ĐCKĐB ba pha là một chiến lược hết sức cần thiết và quan trọng hiện nay. Trong hệthống truyền động điện, chất lượng điều khiển của hệthống vẫn còn bị ảnh hưởng bởi sựthay đổi biến tham số động cơ nhưmoment quán tính J, điện trởrotor Rr . Đểgiải quyết vấn đềnày trên ta sửdụng bộ điều khiển mờ để điều khiển tốc độ ĐCKĐB ba pha nhằm nâng cao chất lượng điều khiển

pdf25 trang | Chia sẻ: lvbuiluyen | Ngày: 14/11/2013 | Lượt xem: 3451 | Lượt tải: 29download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Luận văn Điều khiển mờ động cơ không đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG NGUYỄN THẾ ANH ĐIỀU KHIỂN MỜ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA ROTOR LỒNG SÓC Chuyên ngành: Tự ñộng hóa Mã số : 60.52.60 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2011 2 Công trình ñược hoàn thành tại ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: PSG.TS.ĐOÀNQUANG VINH Phản biện 1: ............................................ Phản biện 2: ............................................ Luận văn sẽ ñược bảo vệ tại Hội ñồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Tự ñộng hóa họp tại Đại học Đà Nẵng vào ngày 07 tháng 05 năm 2011. Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Thông tin-Học liệu, Đại học Đà Nẵng. - Thư viện trường Đại Học Bách Khoa Đà nẵng, Đại học Đà Nẵng. 3 MỞ ĐẦU 1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Trước ñây, các hệ truyền ñộng ñiện thường sử dụng ñộng cơ ñiện một chiều. Những năm gần ñây, ñộng cơ một chiều ñược thay thế dần bởi ñộng cơ không ñồng bộ (ĐCKĐB) ba pha vì những ưu ñiểm nổi bật của nó như: hiệu suất cao, kết cấu ñơn giản, gọn nhẹ, giá thành chế tạo và chi phí vận hành thấp, làm việc tin cậy, sử dụng tốt trong môi trường công nghiệp. Bên cạnh những ưu ñiểm trên, nó có nhược ñiểm là phức tạp trong ñiều khiển do ñặc tính phi tuyến mạnh. Như vậy, việc ñiều khiển ñộng ĐCKĐB ba pha là một chiến lược hết sức cần thiết và quan trọng hiện nay. Trong hệ thống truyền ñộng ñiện, chất lượng ñiều khiển của hệ thống vẫn còn bị ảnh hưởng bởi sự thay ñổi biến tham số ñộng cơ như moment quán tính J, ñiện trở rotor Rr. Để giải quyết vấn ñề này trên ta sử dụng bộ ñiều khiển mờ ñể ñiều khiển tốc ñộ ĐCKĐB ba pha nhằm nâng cao chất lượng ñiều khiển. 2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU + Nghiên cứu mô hình của ĐCKĐB ba pha rotor lồng sóc. + Nghiên cứu nguyên lý, cấu trúc của hệ thống ñiều khiển vô hướng ĐCKĐB ba pha rotor lồng sóc. + Nghiên cứu lý thuyết ñiều khiển mờ và ứng dụng bộ ñiều khiển mờ vào hệ thống ñiều khiển ĐCKĐB ba pha rotor lồng sóc. + Tìm hiểu phần mềm Matlab và ứng dụng ñể mô phỏng. 4 3. ĐẶT TÊN ĐỀ TÀI Căn cứ vào mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu ở trên, người nghiên cứu chọn tên ñề tài: “Điều khiển mờ ñộng cơ không ñồng bộ 3 pha rotor lồng sóc”. 4. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU a. Đối tượng nghiên cứu + Khảo sát trên ĐCKĐB ba pha rotor lồng sóc. + Nghiên cứu và ứng dụng phần mềm Matlab ñể mô phỏng hệ thống. b. Phạm vi nghiên cứu + Điều khiển vô hướng dùng bộ ñiều khiển mờ + Xây dựng bộ ñiều khiển và mô phỏng trên Matlab. 5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU a. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết Ở phương pháp này người nghiên cứu tìm hiểu các tài liệu hỗ trợ có liên quan ñến ñề tài. Qua ñó người thực hiện ñưa ra những nhận ñịnh và rút ra ñược nội dung cần trình bày trong luận văn. Bên cạnh việc rút ra những nhận ñịnh, phương pháp nghiên cứu lý thuyết còn giúp cho người nghiên cứu hiểu ñược cách thức thực hiện mô phỏng trong môi trường Matlab. b. Phương pháp nghiên cứu tổng hợp hệ thống Người nghiên cứu tìm hiểu kết quả của các công trình ñi trước, từ ñó so sánh với kết quả ñã ñạt ñược. Qua kết quả so sánh ñó, người nghiên cứu ñiều chỉnh lại phương pháp nghiên cứu lý thuyết và cân chỉnh lại kết quả mô phỏng ñể ñạt ñược kết quả thích hợp. 5 c. Phương pháp nghiên cứu quan sát kiểm nghiệm Sau khi ñạt ñược kết quả thích hợp, người nghiên cứu sẽ trình bày trước giới có chuyên môn cao ñể ñược nghe nhận xét và ñóng góp ý kiến về kết quả ñã ñạt ñược. Qua ñó kết quả mô phỏng một lần nữa ñược cân chỉnh ñể hoàn thiện hơn. 6. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI a. Ý nghĩa khoa học + Sử dụng phương pháp ñiều khiển vô hướng. + Ứng dụng lý thuyết ñiều khiển mờ. b. Giá trị thực tiễn Góp phần xây dựng vào các giải pháp nhằm nâng cao hiệu suất sử dụng của các thiết bị ñiện, tạo thêm một hướng mới trong kỹ thuật ñiều khiển ĐCKĐB mà hiện nay trong lĩnh vực công nghiệp rất quan tâm. 7. CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN Nội dung chính của ñề tài bao gồm như sau: Ngoài phần mở ñầu và kết luận, luận văn gồm 3 chương: CHƯƠNG 1: MÔ TẢ TOÁN HỌC VÀ MÔ HÌNH ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA ROTOR LỒNG SÓC. CHƯƠNG 2: HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN VÔ HƯỚNG ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA ROTOR LỒNG SÓC. CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÔ HƯỚNG ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA ROTOR LỒNG SÓC. 6 CHƯƠNG 1: MÔ TẢ TOÁN HỌC VÀ MÔ HÌNH ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA ROTOR LỒNG SÓC 1.1. XÁC ĐỊNH VECTOR KHÔNG GIAN 1.1.1. Biểu diễn vector không gian cho các ñại lượng ba pha 1.1.2. Hệ tọa ñộ cố ñịnh stator 1.1.3. Hệ quy chiếu quay 1.1.4. Biểu diễn các vector không gian trên hệ toạ ñộ từ thông rotor 1.2. MÔ HÌNH CỦA ĐCKĐB BA PHA 1.2.1. Các phương trình cơ bản của ñộng cơ KĐB ba pha 1.2.2. Phương trình ñiện áp stator 1.2.3. Phương trình ñiện áp rotor 1.3. MÔ HÌNH TRẠNG THÁI CỦA ĐCKĐB BA PHA TRÊN HỆ TỌA ĐỘ αβ  Mô phỏng ĐCKĐB ba pha trên hệ toạ ñộ αβ: Hình 1.9. Sơ ñồ khối mô phỏng ĐCKĐB ba pha trên hệ toạ ñộ αβ 7 1.4. MÔ HÌNH TRẠNG THÁI CỦA ĐCKĐB BA PHA TRÊN HỆ TỌA ĐỘ dq  Mô phỏng ĐCKĐB ba pha trên hệ toạ ñộ dq: Hình 1.19. Sơ ñồ khối mô phỏng ĐCKĐB ba pha trên hệ toạ ñộ dq • Kết quả mô phỏng: 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 -500 0 500 1000 1500 2000 Ro to r Sp ee d (R PM ) Time (s) Hình 1.24. Tốc ñộ Rotor 8 CHƯƠNG 2: HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN VÔ HƯỚNG ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA ROTOR LỒNG SÓC 2.1. BIẾN TẦN TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐCKĐB BA PHA 2.1.1. Giới thiệu chung 2.1.2. Biến tần trực tiếp (xoay chiều - xoay chiều) 2.1.3. Biến tần gián tiếp 2.1.3.1. Biến tần gián tiếp dùng chỉnh lưu ñiều khiển  Mô phỏng ñiều khiển nghịch lưu nuôi ĐCKĐB ba pha theo nguyên tắc thông thường: Hình 2.5. Sơ ñồ khối mô phỏng ñiều khiển nghịch lưu nuôi ĐCKĐB ba pha theo nguyên tắc thông thường 9 • Kết quả mô phỏng: 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 -400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400 Am pl itu de (V ) Time(s) Hình 2.7. Điện áp pha Ua 2.1.3.2. Biến tần dùng chỉnh lưu không ñiều khiển có thêm bộ biến ñổi xung ñiện áp 2.1.3.3. Biến tần dùng chỉnh lưu không ñiều khiển với nghịch lưu PWM  Mô phỏng ñiều khiển nghịch lưu nuôi ĐCKĐB ba pha theo phương pháp ñiều chế ñộ rộng xung (PWM): Hình 2.11. Sơ ñồ khối mô phỏng ñiều khiển nghịch lưu nuôi ĐCKĐB ba pha theo phương pháp ñiều chế ñộ rộng xung 10 • Kết quả mô phỏng: 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 -400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400 Time(s) Am pl itu de (V ) Hình 2.13. Điện áp pha Ua 2.1.3.4. Biến tần ñiều khiển vector 2.2. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÔ HƯỚNG ĐCKĐB BA PHA 2.2.1. Phương pháp ñiều khiển vô hướng Trị số hiệu dụng sức ñiện ñộng stator là: Es = ωsΦmKwN1/ 2 = 4.44KwfsN1Φm (2.3) Từ (2.3) thấy rằng Φm sẽ tỉ lệ với tỉ số Es/ωs hoặc Es/fs Khi ñiều khiển tần số, nếu giữ từ thông khe hở không ñổi thì ñộng cơ sẽ ñược sử dụng hiệu quả nhất, tức là khả năng sinh moment lớn nhất. Từ thông khe hở không ñổi khi duy trì tỉ số Es/fs không ñổi. Nếu sụt áp trên trở kháng từ bé có thể bỏ qua thì sức ñiện ñộng Es sẽ xấp xỉ bằng ñiện áp Us. Do ñó từ thông khe hở sẽ ñược duy trì gần không ñổi khi duy trì tỉ số Us/fs là hằng số. Đây là nội dung cơ bản của luật ñiều khiển ñiện áp - tần số không ñổi. 11 Đặc tính tuyến tính ñiện áp - tần số ñược thực hiện bằng kỹ thuật ñiều khiển ñiện áp - tần số trong các bộ biến tần. Tuy nhiên ở vùng tần số thấp, sụt áp trên trở kháng từ lớn nên từ thông khe hở sẽ giảm, khả năng sinh moment của ñộng cơ sẽ giảm. Vì vậy trong áp dụng thực tế, tỉ lệ ñiện áp - tần số thường ñược tăng lên ở vùng tần số thấp ñể bù lại sụt áp trên ñiện trở stator. Trên hình (2.14) là các ñặc tính ñiện áp - tần số. Dạng ñặc tính tuyến tính là dạng mang tính lý thuyết, hai ñặc tính khác là ñặc tính sử dụng trong thực tế. Với dạng ñặc tính phi tuyến, ñiện áp tỉ lệ tần số ở vùng tần số cao, khi tần số giảm nhỏ, ñiện áp ñược tăng trơn ñều tương ñối so với lý thuyết. Ở ñặc tính thứ ba, ñiện áp stator ñược cộng thêm thành phần Uo ở tần số bằng 0. Trị số Uo và K ñược chọn ñể ñiện áp stator có trị số cần thiết ở tần số bằng 0 và trị số ñịnh mức ở tần số ñịnh mức. Us = Uo + Kfs (2.12) Hình 2.16. Đặc tính ñiện áp - tần số U f Uñm fñm Uo 12 Máy ño tốc ñộ quay ĐCKĐB Us ωr ωsl ωr UDC 2.2.2. Sơ ñồ cấu trúc hệ thống ñiều khiển Hình 2.17. Sơ ñồ cấu trúc ñiều khiển vô hướng ĐCKĐB ba pha • Sơ ñồ khối mô phỏng: Hình 2.18. Sơ ñồ khối mô phỏng hệ thống ñiều khiển vô hướng ĐCKĐB ba pha ωs Rω ωrñ PI IM PWM PI U/f 13 • Kết quả mô phỏng:  Với giá trị tốc ñộ ñặt ωrñ = ωñm = 152 (Rad/s) (hay n = 1450 vòng/phút): 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 -50 0 50 100 150 200 Time (s) Ro to r Sp ee d (R ad /s ) Toc do dat Toc do Rotor Hình 2.22. Tốc ñộ Rotor  Với giá trị tốc ñộ ñặt ωrñ thay ñổi:  ωrñ > ωñm : Chọn ωrñ = 162 (Rad/s) 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 60 80 100 120 140 160 180 Time (s) Am pl itu de (R ad /s ) n-dat n-dm n-162 Hình 2.24. Tốc ñộ Rotor 14 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 150 200 250 300 350 400 Time (s) Am pl itu de (V ) Udm Us Hình 2.25. Giá trị ñiện áp Us - Nhận xét: Từ kết quả mô phỏng, ta thấy Us = Uñm = 380.  ωrñ < ωñm : Chọn ωrñ = 142 (Rad/s) 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 40 60 80 100 120 140 160 Time (s) Ro to r Sp ee d (R ad /s ) n-dat ndm-152 n-142 Hình 2.26. Tốc ñộ Rotor 15 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0 100 200 300 400 Am pl itu de Time (s) U s = 361 f s = 47.5 Hình 2.27. Giá trị ñiện áp Us và tần số fs - Nhận xét: Từ kết quả mô phỏng, ta có tỉ số Us/fs = const constf U f U ñm ñm s s ===== 6.7 50 380 5.47 361  Với giá trị tốc ñộ ñặt ωrñ giữ nguyên, thay ñổi moment tải Mc: Chọn ωrñ = 152 (Rad/s), MC =10N.m 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 60 80 100 120 140 160 180 Time (s) Ro to r Sp ee d (R ad /s ) Hình 2.28. Tốc ñộ Rotor (MC =10N.m) 16  Kết luận: Như vậy ta ñã thực hiện ñược nhiệm vụ ñề ra là ñiều khiển ñiện áp - tần số không ñổi, tốc ñộ ñộng cơ ñược ñiều khiển bám theo tốc ñộ ñặt rất tốt. Tuy nhiên các kết quả trên chỉ tính toán cho một chế ñộ làm việc cụ thể. Trong thực tế, trong quá trình làm việc, các tham số của ñộng cơ sẽ thay ñổi như ñiện trở Rotor Rr hoặc moment quán tính J sẽ ảnh hưởng ñến chất lượng ñiều khiển. Ví dụ ta mô phỏng hệ thống với ωrñ = ωñm và các thông số J thay ñổi. 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 -50 0 50 100 150 200 Ro to r Sp ee d (R ad /s ) Time (s) Toc do dat Toc do Rotor Hình 2.29. Tốc ñộ Rotor (J =0.004) - Nhận xét: Ta thu ñược kết quả không tốt như mong muốn. Như vậy khi moment quán tính J thay ñổi thì các thông số của hệ thống cũng thay ñổi dẫn ñến ñáp ứng ñầu ra thay ñổi. Nên ta phải dùng một bộ ñiều khiển có thể chỉnh ñịnh lại các thông số hệ thống ứng với sự thay ñổi của moment quán tính J. Bộ ñiều khiển có thể ñáp ứng yêu cầu ñề ra là bộ ñiều khiển mờ. 17 CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÔ HƯỚNG ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA ROTOR LỒNG SÓC 3.1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 3.1.1. Định nghĩa tập mờ 3.1.2. Các thuật ngữ trong logic mờ 3.1.3. Biến ngôn ngữ 3.1.4. Các phép toán trên tập mờ 3.1.5. Luật hợp thành 3.1.5.1. Mệnh ñề hợp thành 3.1.5.2. Luật hợp thành mờ 3.1.6. Giải mờ 3.1.6.1. Phương pháp cực ñại 3.1.6.1. Phương pháp trọng tâm 3.1.7. Mô hình mờ Tagaki-Sugeno 3.2. GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ 3.2.1. Cấu trúc một bộ ñiều khiển mờ 3.2.2. Nguyên lý ñiều khiển mờ 3.2.3. Thiết kế bộ ñiều khiển mờ 18 e HsKP HsKI y 3.3. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÔ HƯỚNG ĐCKĐB BA PHA ROTOR LỒNG SÓC DÙNG BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ 3.3.1. Đặt vấn ñề Trong hệ thống truyền ñộng ĐCKĐB ba pha, chất lượng ñiều khiển của hệ thống bị ảnh hưởng bởi sự thay ñổi biến tham số ñộng cơ như moment quán tính J trong quá trình ñộng cơ làm việc, dẫn ñến ñáp ứng ñầu ra thay ñổi mà mà bộ ñiều khiển PI chỉ ñược tính toán cho một chế ñộ làm việc cụ thể của hệ thống, do vậy trong quá trình vận hành luôn phải chỉnh ñịnh các hệ số này cho phù hợp với thực tế ñể phát huy tốt hiệu quả của bộ ñiều khiển. Dựa theo nguyên lý chỉnh ñịnh ñó, ta thiết kế bộ ñiều khiển mờ ở vòng ngoài ñể chỉnh ñịnh tham số bộ PI ở vòng trong ứng với sự thay ñổi của moment quán tính J ñể thu ñược kết quả mong muốn. 3.3.2. Cơ sở thiết kế bộ ñiều khiển mờ Hình 3.8. Sơ ñồ khối hệ ñiều khiển mờ x u Bộ ñiều khiển PI Bộ chỉnh ñịnh mờ Đối tượng ñiều khiển Thiết bị chỉnh ñịnh dt d 19 Cơ sở ñể thiết kế bộ ñiều khiển mờ là dựa vào việc phân tích sai lệch e(t) và ñạo hàm của sai lệch de/dt, các tham số KP, KI của bộ ñiều khiển PI sẽ ñược tự ñộng chỉnh ñịnh theo phương pháp chỉnh ñịnh mờ. Như vậy bộ chỉnh ñịnh mờ sẽ có hai ñầu vào là e(t), ñạo hàm của sai lệch de/dt và hai ñầu ra là HsKP, và HsKI, do ñó có thể xem nó gồm hai bộ chỉnh ñịnh mờ, mỗi bộ gồm có hai ñầu vào và một ñầu ra. 3.3.3. Thiết kế bộ ñiều khiển mờ • Áp dụng mô hình mờ Mamdani • Xác ñịnh các ñầu vào ra: + Mỗi bộ có 2 ñầu vào gồm: Sai lệch e, ñạo hàm sai lệch de/dt. + Mỗi bộ có 1 ñầu ra: Đầu ra bộ 1 là hệ số chỉnh ñịnh của KP. Đầu ra bộ 2 là hệ số chỉnh ñịnh của KI. • Xác ñịnh biến ngôn ngữ: Nguyên lý chung là số lượng các giá trị ngôn ngữ cho mỗi biến nên nằm trong khoảng từ 3 ñến 10 giá trị. Nếu số lượng ít hơn 3 thì quá thô và ít có ý nghĩa vì không thực hiện ñược việc lấy vi phân. Nếu lớn hơn 10 thì quá mịn con người khó có khả năng cảm nhận quá chi ly, bao quát hết các trường hợp xảy ra và ảnh hưởng ñến bộ nhớ, tốc ñộ tính toán. Với yêu cầu của ñiều khiển ổn ñịnh tốc ñộ hệ truyền ñộng T-Đ, chọn số lượng tập mờ cho mỗi biến ñầu vào bằng 7 và biến ñầu ra bằng 4 là vừa phải. 20 + Sai lệch: e = {âm lớn, âm vừa, âm nhỏ, bằng không, dương nhỏ, dương vừa, dương lớn} e = {NB, NM, NS, ZE, PS, PM, PB} + Đạo hàm: de/dt = {âm lớn, âm vừa, âm nhỏ, bằng không, dương nhỏ, dương vừa, dương lớn} de/dt = {NB, NM, NS, ZE, PS, PM, PB} + Hệ số chỉnh ñịnh: HsKP, HsKI = {zero, nhỏ, lớn, rất lớn} HsKP, HsKI = {Z, S, L, U} Hình 3.9. Biến ngôn ngữ của e Hình 3.10. Biến ngôn ngữ của de 21 Hình 3.11. Biến ngôn ngữ của HsKP Hình 3.12. Biến ngôn ngữ của HsKI • Luật ñiều khiển: Dựa vào bản chất vật lý, các số liệu vào ra có ñược, kinh nghiệm ñiều khiển, và dựa vào ñặc tính quá ñộ thường gặp của hệ thống ñiều khiển dùng PI , ta xác ñịnh các luật ñiều khiển tương ứng. Khi bắt ñầu khởi ñộng, lúc này cần tín hiệu ñiều khiển lớn ñể tín hiệu ra tăng nhanh, suy ra KP lớn và KI lớn , ta có luật: Nếu e(t) lớn và de/dt là Zero thì KP lớn KI lớn. Khi sai lệch tiến về Zero, ta muốn tín hiệu ñiều khiển nhỏ ñể không quá ñiều chỉnh, nghĩa là KP nhỏ, KI nhỏ, ta có luật: Nếu e(t) là Zero và dω/dt lớn thì KP nhỏ, KI nhỏ. Với suy luận tương tự, mỗi một biến ra có tất cả tổ hợp của 7 x 7 = 49 luật. 22 - Luật chỉnh ñịnh KP, KI: Bảng 3.1. Luật chỉnh ñịnh KP, KI de/dt e HsKP HsKI NB NM NS ZE PS PM PB NB Z Z S L L U U NM Z S S L L L U NS Z S S S L L U ZE Z Z S L L U U PS U L L S S S S PM U L L L S S Z PB U U L L S Z Z • Luật hợp thành mờ Sum – Prod. • Giải mờ theo phương pháp trọng tâm. 23 3.3.4. Sơ ñồ khối ñiều khiển  Mô phỏng hệ thống ñiều khiển: Hình 3.14. Sơ ñồ khối mô phỏng hệ thống ñiều khiển ĐCKĐB ba pha dùng bộ ñiều khiển mờ • Kết quả mô phỏng: Mô phỏng hệ thống dùng bộ ñiều khiển mờ với các giá trị J thay ñổi và so sánh với hệ thống chỉ dùng bộ ñiều khiển PI. 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 100 110 120 130 140 150 160 170 180 Time (s) Ro to r Sp ee d (R ad /s ) n-dat n-PID n-Fuzzy Hình 3.17. Tốc ñộ Rotor với J = 0.01 24 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 100 110 120 130 140 150 160 170 180 Time (s) Ro to r Sp ee d (R ad /s ) n-dat n-PID n-Fuzzy Hình 3.18. Tốc ñộ Rotor với J = 0.005  Kết luận: Sử dụng bộ ñiều khiển mờ kết hợp với bộ PI kinh ñiển với cấu trúc và thông số thích hợp, tốc ñộ ñộng cơ ñược ñiều khiển bám theo tốc ñộ ñặt rất tốt. Các thông số về chất lượng ñiều chỉnh như sai lệch tĩnh, ñộ quá ñiều chỉnh, thời gian quá ñộ, số lần dao ñộng của hệ truyền ñộng ñều tốt hơn rất nhiều so với việc dùng bộ ñiều khiển PI kinh ñiển. Với kết quả mô phỏng ở trên, nhận thấy rằng với bộ ñiều khiển mờ như ñã thiết kế thì chất lượng của hệ luôn luôn ñược ñảm bảo khi tham số moment quán tính J của hệ thay ñổi. 25 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1. KẾT LUẬN Việc nghiên cứu cấu trúc, nguyên lý hoạt ñộng và xây dựng bộ ñiều khiển mờ ñể ñiều khiển ñộng cơ ñiện không ñồng bộ ba pha rotor lồng sóc thật sự là vấn ñề cần thiết trong giai ñoạn hiện nay. Kết quả nghiên cứu sẽ góp phần nâng cao hiệu suất sử dụng các thiết bị ñiện và cũng là một cách thức cải tiến phương pháp ñiều khiển ñộng cơ không ñồng bộ trong công nghiệp. Trong phạm vi luận văn, người nghiên cứu ñã thực hiện các công việc sau: • Mô hình hóa ĐCKĐB ba pha rotor lồng sóc và mô phỏng trên Matlab. • Xây dựng cấu trúc và mô phỏng hệ thống ñiều khiển vô hướng ĐCKĐB ba pha rotor lồng sóc. • Thiết bộ ñiều khiển mờ ứng dụng vào hệ thống ñiều khiển vô hướng ĐCKĐB ba pha rotor lồng sóc. 2. KIẾN NGHỊ Hiện tại do ñiều kiện khách quan nên quy mô triển khai mô hình chưa thể ñáp ứng các nhu cầu thực tế hiện nay một cách toàn diện và chưa xây dựng ñược mô hình ñiều khiển thật. Vì vậy xin kiến nghị ñược trang bị phòng thí nghiệm ñể thử nghiệm trên thiết bị thật và xin ñược ñầu tư kinh phí mở rộng ñề tài ñể ñạt ñược các yêu cầu trong lĩnh vực ñiều khiển tự ñộng hóa sản xuất.
Luận văn liên quan